17. Выпрямительные диоды. Параметры. Использование.

Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока. Работа выпрямительных диодов основана на использовании вентильного эффекта – односторонней проводимости p-n-перехода. Наибольшее применение нашли кремниевые, германиевые, диоды с барьером Шоттки.

В зависимости от величины выпрямляемого тока различают диоды малой мощности (I_{пp max}<0,3 A) и средней мощности (0,3 A< I_{пp max}≤ 10 A). Для получения таких значений выпрямленного тока в выпрямительных диодах используют плоскостные p-n-переходы. Получающаяся при этом большая ёмкость p-n-перехода существенного влияния на работу не оказывает в связи с малыми рабочими частотами. На характеристики диодов существенное влияние оказывает температура окружающей среды. С ростом температуры увеличивается частота генерации носителей зарядов, и увеличиваются прямой и обратный токи диодов.

Приведена схема и графики напряжений и токов двухполупериодного мостового выпрямителя. В выпрямителе используется 4 диода, которые попарно включены в проводящем направлении.

Параметры.

1. Средний выпрямленный ток Iпрср– среднее за период значение выпрямленного тока, который может длительно протекать через диод при допустимом его нагреве (сотни мА – десятки А). 2. Среднее прямое напряжение диода Uпрср – среднее значение прямого падения напряжения, определяемое при среднем выпрямленном токе, для германиевых Uпрср<1В, для кремниевых Uпрср<1,5В. 3. Максимально допустимое обратное напряжение диода Uобрмакс – максимально допустимое обратное напряжение, которое длительно выдерживает диод без нарушения нормальной работы, Uобрмакс на 20% меньше напряжения пробоя Uпроб. Uпроб=100…400В для Ge диодов, Uпроб=1000…1500В для Si диодов.4. Максимальный обратный ток Iобрмакс – максимальное значение обратного тока диода при Uобрмакс. 5. Средняя рассеиваемая мощность диода Рср- средняя за период мощность, рассеиваемая диодом при протекании Iпрср и Iобр (сотни мВт-десяткиВт) 6. Диапазон рабочих t. для германиевых диодов –60…+85 °С; для кремниевых диодов -60…+125 °С. 7. Барьерная емкость диода при подаче на него номинального обратного напряжения составляет десятки пФ. 8. Диапазон рабочих частот. 9. Дифференциальное сопротивление диода Rдиф – сопротивление диода по протекающему переменному току, которое вычисляется как отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока (единицы-сотни Ом).

18. Переходные процессы в диодах с низким уровнем инжекции.

Коэффициент инжекции Ки. Низкий уровень инжекции Ки<<1, высокий Ки>1.

1. При низком уровне инжекции переходные процессы определяются зарядом и разрядом барьерной емкости p-n-перехода. В момент времени t1, когда ток через диод скачкообразно возрастает от 0 до Im, скачкообразно возрастает и напряжение на диоде, что обусловлено протеканием тока через объемное сопротивление rб. На промежутке t1-t2 ток остается постоянным, происходит заряд барьерной емкости. В t2 ток падает до 0, а напряжение уменьшается до значения Im rб, дальше происходит разряд барьерной емкости и напряжение уменьшается по экспоненте.

2. В t1 ток через диод имеет max значение Um/ rб, на промежутке t1-t2 ток уменьшается по экспоненте, в момент t2 напряжение, приложенное к диоду меняет свою полярность и наблюдается протекание через диод очень большого обратного тока, что обусловлено разрядом барьерной емкости. В момент t2 обратное сопротивление диода имеет низкую величину, а во время разряда барьерной емкости оно вновь принимает свое первоначальное значение.